Il DNA, o acido desossiribonucleico, è un acido nucleico (uno di questi due acidi presenti in natura) che serve a immagazzinare informazioni genetiche su un organismo in un modo che può essere trasmesso alle generazioni successive. L'altro acido nucleico è RNA
o acido ribonucleico
.

Il DNA trasporta il codice genetico per ogni singola proteina prodotta dall'organismo e agisce quindi da modello per l'insieme di voi. Una stringa di DNA che codifica per un singolo prodotto proteico è chiamata un gene.

Il DNA è costituito da polimeri molto lunghi di unità monomeriche chiamati nucleotidi, che contengono tre regioni distinte e hanno quattro sapori distinti nel DNA, grazie a varianze nella struttura di una di queste tre regioni.

Negli esseri viventi, il DNA è raggruppato insieme alle proteine chiamate istoni per creare una sostanza chiamata cromatina. La cromatina negli organismi eucariotici è suddivisa in una serie di blocchi distinti, chiamati cromosomi. Il DNA viene trasmesso dai genitori alla loro progenie, ma parte del tuo DNA è stato trasmesso esclusivamente da tua madre, come vedrai.
La struttura del DNA

Il DNA è costituito da nucleotidi, e ciascuno il nucleotide include una base azotata, da uno a tre gruppi fosfato (nel DNA, ce n'è solo uno) e una molecola di zucchero a cinque atomi di carbonio chiamata desossiribosio. (Lo zucchero corrispondente nell'RNA è il ribosio.)

In natura, il DNA esiste come una molecola accoppiata con due filamenti complementari. Questi due fili sono uniti ad ogni nucleotide attraverso il centro e la risultante "scala" è attorcigliata nella forma di una doppia elica, o coppia di spirali sfalsate.

Le basi azotate sono disponibili in una delle quattro varietà: adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T). L'adenina e la guanina fanno parte di una classe di molecole chiamate purine, che contengono due anelli chimici uniti, mentre la citosina e la timina appartengono alla classe di molecole note come pirimidine, che sono più piccole e contengono solo un anello.

È il legame di basi tra nucleotidi in filamenti adiacenti che crea i "pioli" della "scala" del DNA. In questo caso, una purina può legarsi solo con una pirimidina in questa impostazione, ed è ancora più specifica di quella: A si lega a e solo a T, mentre C si lega a e solo a G.

Questo < em> associazione di basi one-to-one
significa che se la sequenza di nucleotidi (sinonimo di "sequenza di basi" per scopi pratici) per un filamento di DNA è nota, la sequenza di basi nell'altro filamento complementare può facilmente essere determinati.

Il legame tra nucleotidi adiacenti nello stesso filamento di DNA è determinato dalla formazione di legami idrogeno tra lo zucchero di un nucleotide e il gruppo fosfato del successivo.
Where Is DNA Found?

Negli organismi procariotici, il DNA si trova nel citoplasma della cellula, poiché i procarioti mancano di nuclei. Nelle cellule eucariotiche, il DNA si trova nel nucleo. Qui, è rotto in cromosomi. Gli esseri umani hanno 46 cromosomi distinti con 23 da ciascun genitore.

Questi 23 cromosomi diversi sono tutti distinti sull'aspetto fisico al microscopio, quindi possono essere numerati da 1 a 22 e quindi X o Y per il cromosoma sessuale. I cromosomi corrispondenti di diversi genitori (ad esempio, il cromosoma 11 di tua madre e il cromosoma 11 di tuo padre) sono chiamati cromosomi omologhi.

Il DNA si trova anche nei mitocondri
degli eucarioti in generale così come specificamente nei cloroplasti delle cellule vegetali. Questo da solo supporta l'idea prevalente che entrambi questi organelli esistessero come batteri indipendenti prima di essere inghiottiti dai primi eucarioti oltre due miliardi di anni fa.

Il fatto che il DNA nei mitocondri e i cloroplasti codifichi per i prodotti proteici che il DNA nucleare non presta ancora più credibilità alla teoria.

Perché il DNA che si fa strada nei mitocondri arriva solo dalla cellula uovo della madre, grazie al modo in cui lo sperma e l'uovo vengono generati e combinati, tutto mitocondriale Il DNA passa attraverso la linea materna, o le madri di qualunque DNA di un organismo vengano esaminate.
Replica del DNA

Prima di ogni divisione cellulare, tutto il DNA nel nucleo cellulare deve essere copiato o replicato, in modo che ogni nuova cella creata nella divisione che verrà presto possa avere una copia. Poiché il DNA è a doppio filamento, deve essere srotolato prima che possa iniziare la replicazione, in modo che gli enzimi e le altre molecole che partecipano alla replicazione abbiano spazio lungo i filamenti per fare il loro lavoro.

Quando un singolo filamento di DNA è copiato, il prodotto è in realtà un nuovo filamento complementare al filamento modello (copiato). Ha quindi la stessa sequenza di DNA di base del filamento che era legato al modello prima dell'inizio della replicazione.

Quindi ogni vecchio filamento di DNA è accoppiato con un nuovo filamento di DNA in ogni nuova molecola replicata a doppio filamento di DNA. Questo è indicato come replicazione semiconservativa
.
Introni ed esoni

Il DNA è costituito da introni o sezioni di DNA che non codificano per prodotti proteici ed esoni, che sono regioni codificanti che producono prodotti proteici.

Il modo in cui gli esoni trasmettono informazioni sulle proteine è attraverso la trascrizione o la produzione di RNA messaggero (mRNA) dal DNA.

Quando viene trascritto un filamento di DNA, il il filamento risultante di mRNA ha la stessa sequenza base del complemento di DNA del filamento di modello, fatta eccezione per una differenza: dove la timina si trova nel DNA, l'uracile (U) si verifica nell'RNA.

Prima che l'mRNA possa essere inviato per essere tradotto in una proteina, gli introni (la porzione non codificante dei geni) devono essere estratti dal filamento. Gli enzimi "uniscono" o "tagliano" gli introni dai trefoli e attaccano tutti gli esoni insieme per formare il filamento di codifica finale dell'mRNA.

Questo si chiama elaborazione post-trascrizionale RNA.
Trascrizione RNA

Durante la trascrizione dell'RNA, l'acido ribonucleico viene creato da un filamento di DNA che è stato separato dal suo partner complementare. Il filamento di DNA così utilizzato è noto come filamento di modello. La trascrizione stessa dipende da una serie di fattori, inclusi gli enzimi (ad es. RNA polimerasi
).

La trascrizione avviene nel nucleo. Quando il filamento di mRNA è completo, lascia il nucleo attraverso l'involucro nucleare fino a quando non si attacca a un ribosoma
, dove si svolgono traduzione e sintesi proteica. Così la trascrizione e la traduzione sono fisicamente separate l'una dall'altra.
Come è stata scoperta la struttura del DNA?

James Watson e Francis Crick sono noti per essere i co-scopritori di uno dei misteri più profondi della biologia molecolare : la struttura e la forma del DNA a doppia elica, la molecola responsabile dell'unico codice genetico portato da tutti.

Mentre il duo si guadagnò il posto nel pantheon di grandi scienziati, il loro lavoro dipendeva dai risultati di una varietà di altri scienziati e ricercatori, sia passati che operanti ai tempi di Watson e Crick.

A metà del 20 ° secolo, nel 1950, l'austriaco Erwin Chargaff scoprì che la quantità di adenina nei filamenti di DNA e la quantità della timina presente erano sempre identici, e che una relazione simile manteneva per citosina e guanina. Quindi la quantità di purine presenti (A + G) era uguale alla quantità di pirimidine presenti.

Inoltre, la scienziata britannica Rosalind Franklin ha usato la cristallografia a raggi X per ipotizzare che i filamenti di DNA formino complessi contenenti fosfato situati lungo il al di fuori del filo.

Ciò era coerente con un modello a doppia elica, ma Franklin non lo riconosceva poiché nessuno aveva buone ragioni per sospettare questa forma di DNA. Ma nel 1953, Watson e Crick erano riusciti a mettere tutto insieme usando la ricerca di Franklin. Sono stati aiutati dal fatto che la costruzione di modelli di molecole chimiche era di per sé uno sforzo in rapido miglioramento in quel momento